filebar
Методические пособия по сварочным работам

Исследовательские работы по использованию энергии взрыва

В последнее время проведены исследовательские работы по использованию энергии взрыва для соединения однородных и разнородных металлов в твердом состоянии. Схема сварки металлов с использованием взрыва. На жесткое основание 1 устанавливается одна из свариваемых пластин 2. Вторую пластину 3 с расположенным на ней зарядом 4 помещают над первой на расстоянии h от ее поверхности и под углом а. Заряд взрывают при помощи детонатора 5, находящегося над вершиной угла. В качестве взрывчатого вещества используется насыпной гексоген (триметилентринитра- мин C3H606N6) плотностью 1,2 г/см3 (1200 кг/м3), имеющий скорость детонации D = 6600 м/сек и давление в продуктах детонации Р = 130  108 am (12,7 Гн/м").

rn

 

rn

После инициирования взрыва детонатором 5 вдоль слоя ВВ 4 со скоростью D = 6600 м/сек распространяется плоская детонационная волна. Давление, возникающее в результате взрыва, сообщает верхней пластине 3 импульс, направленный вниз по нормали к начальному положению ее поверхности. Вследствие действия сил инерции и конечности величины скорости D элементы пластины 3 последовательно приобретут скорости V и подойдут к поверхности пластины 2 под углом у = а + р, где а — начальный угол между поверхностями пластин.

Расчеты показывают, что пластина, перемещаемая зарядом, может приобрести скорость во много раз превышающую скорость звука (более 2000 м/сек). Эту скорость можно разложить на нормальную и касательную составляющие по отношению к поверхности пластины. Действие нормальной составляющей Vh приводит к возникновению больших давлний в точке соударения пластин. Их величины в виде функции от Vn следующие:

Для стальной пластины толщиной 2 мм t = 10"6 сек. При ударе, направленном нормально к поверхности пластины 2, составляющая скорости vt, вызывающая деформацию сдвига, равна нулю, так как поворот пластины 2 на угол не сказывается на ее величине. Подход верхней пластины к нижней под углом р вызывает образование кумулятивной струи, очищающей поверх-ности свариваемых пластин, т. е. осуществляет одно из важ
ных условий, необходимых для образования сварного соединения.

Однако в результате опытов было установлено, что в случае параллельного расположения пластин увеличение h от 0 до 20 мм и высоты заряда взрывчатого вещества от 5 до 35 мм не приводит к образованию соединения между металлами. Соударение параллельно расположенных пластин очищает их поверхности до зеркального блеска, уничтожая следы механической обработки и зачистки после проката без образования сварного соединения. Установлено, что сварное соединение образуется только при расположении пластин под углом друг к другу.

При расположении пластин из стали Ст. 3 под углом а = = 0° 35' и применении зарядов высотой 5 мм при расстоянии между пластинами 2 мм получали слабое сцепление и появление незначительной волнистости поверхностей. С увеличением а сила сцепления пластин и степень волнистости возрастали и при а = = 2° 18' 35' соединение можно было разрушить только по основному металлу. Соединения между всеми другими парами материалов удается получить при а = 2 ч-7°. При этом прочность сварных соединений возрастала до некоторого предела с увеличением угла а и высоты заряда. Эти эксперименты показывают, что основную роль в образовании сварного соединения при сварке взрывом играет взаимное тангенциальное перемещение пластин. При этом значительные скорости процессов вызывают возмущения, которые в дополнение к тангенциальным перемещениям вызывают образование «волн» на соединяемых поверхностях в точках соуда-рения, чем сближают их до расстояний, необходимых для возникновения между соединяемыми частями металлических связей, а также увеличивают площадь соединения.

Яндекс.Метрика